Sparky - DIY webalapú távvezérlő robot: 15 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:44

A Sparky név az Self Portrait Artifact Roving Chassis I rövidítésén alapul, amely a 90 -es évek elején elkezdett művészeti projekt kényelmetlen címe. Azóta a Sparky egy nagyméretű RC játékból, néhány bébiőrző videokamerával, teljesen webes, önálló telepresence robotgá fejlődött. Az évek során sokféle verzió született, amelyek a technológiák és megoldások széles skáláját használták, de mindig ugyanazzal a céllal, hogy platformot biztosítsanak az élő videoletelepüléshez és a távoli önálló mozgáshoz. A projekthez szükséges felszerelés nagy része készen áll a polcra, és amit használtam, nagy része már a boltomban volt a korábbi projektekből, remélhetőleg lesz hasonló felszerelése, de készüljön fel az improvizációra, a búvárkodásra vagy a Craigslist eltalálására. A Sparky a Skype-ot használja a videocsevegés alapjául, valamint néhány egyedi szoftvert (és forráskódot), amelyeket alapvető kerékmeghajtó szervóvezérlők számára biztosítunk. Testreszabhatja ezt a kódot, hogy funkcióit hozzáadhassa robotjához - több szervót, fogókart és érzékelőt -, és csak a fantáziája és a leleményessége szab határt. Ne feledje, hogy minden robot más lesz, ezért ez az útmutató egyáltalán nem teljes utasítás. Tekintse ezt kiindulópontnak, alapnak, amelyre saját egyedi Sparky alkotásait tervezi és építi.

1. lépés: Alkatrészek - alváz és hajtáslánc

Alváz és hajtáslánc: A Vex népszerű oktató robotkészlet. Nagyon hasonlít egy hagyományos Erector készlethez, amelyhez kifinomult szervomotorok, kerekek és fogaskerekek is tartoznak (a VEX tartalmazza a saját programozási nyelvét és számítógépes lapját a teljes robotok készítéséhez, de ezeket nem a Sparky -hoz használjuk).

2. lépés: Alkatrészek - Tápellátás

Tápellátás: Kompakt 12 V, 7 Ah akkumulátor. Az elterjedt, egyenáramú és váltakozó áramú inverterrel párosítva elegendő gyümölcslevet biztosít ahhoz, hogy egyetlen feltöltéssel néhány órán keresztül működtesse a robotot.

3. lépés: Alkatrészek - agy

Agy: Az első generációs Mac Mini olcsó, és nagy teljesítményt és funkcionalitást kínál egy aprócska csomagban, beleértve a WiFi-t, a Bluetooth-ot és elegendő portot minden csatlakoztatásához (USB, Ethernet, FireWire, hang).

4. lépés: Alkatrészek - idegrendszer

Idegrendszer: A számítógép és a szervomotorok közötti rés áthidalásához a Sparky egy MAKE vezérlőpanelt használ.

5. lépés: Szoftver

Szoftver: A Sparky a Skype-ot, a népszerű ingyenes VoIP és videocsevegő szoftvert használja a jelenlegi telepresence beállítás alapjául, de a chat funkcióit egyedi szoftverrel bővítettük, amely szervomotoros vezérlést biztosít. Ezek a fájlok módosíthatók, így bármilyen további funkciót hozzáadhat, például érzékelőket, megfogókarokat és így tovább.

6. lépés: Egyéb összetevők

Egyéb összetevők: LCD monitor, egér, billentyűzet Webkamera kábelek - USB, Firewire, Ethernet, tápellátás, videó, audio Állítható tápegység a szervo erősségének növeléséhez

7. lépés: Eszközök

Szerszámok: imbuszkulcs Vex csavarhúzóhoz Snips Vegyes cipzár

8. lépés: Alváz és hajtásvonat -1

A Sparky alvázának korábbi verziói különböző anyagokból készültek, beleértve a hegesztett acélt, a legókat és sok mást. A Sparky jelenlegi verziója kihasználja a VEX Robot Design System előnyeit, az Erector Set-szerű acélgerendákat, lemezeket és anyákat/csavarokat, valamint a mellékelt fogaskerekeket, kerekeket és tengelyeket használva. Ezek a készletek sok időt takarítanak meg, miközben kitalálják a bot pontos méreteit. Néhány általános görgőkerék rugalmasságot biztosít a szűk kanyarokban. Építhet hasonló játékszerű anyagokból, vagy választhat egy masszívabb keretet hegesztett acélból, mint az eredeti Sparky.

9. lépés: Alváz és hajtásvonat - 2

A VEX készlet számos nagyszerű alkatrészt tartalmaz, beleértve a korlátozott 180* mozgástartományú standard szervókat, de két teljes forgású motor szervót is, amelyek teljesen körbeforognak, mint az egyenáramú motorok. Ezek kényelmesek, mert egyszerűsítik a teljes forgású kerékmozgás követelményeit. (Az eredeti Sparky robotnak 2 korlátozott hatótávolságú szervója volt, de ezek nem hajtották meg közvetlenül a robot kerekeit. Ehelyett fizikailag mozgatták az eredeti kerekesszékhez csatlakoztatott potenciométereket egy látszólag összetett Rube Goldberg-szerű megoldással, amely meglepően jól működik évek óta. de a legtöbb mérnököt mégis idegesíti!).

10. lépés: Alváz és hajtásvonat - 3

A VEX szervók nem túl erősek, de a mellékelt fogaskerekek használatával még mindig elegendő nyomatékot tudnak biztosítani a kerekeknek, bár a sebesség feláldozásával. Elég jól működik kemény felületeken, de küzd szőnyegen vagy akár apró ütéseken. A következő lépés lehet néhány erősebb teljes körű szervó hozzáadása, vagy akár az egyenáramú motorok ugrása, bár ez további programozást is igényelne.

11. lépés: Alváz és hajtásvonat - 4

Elég sok idő telt el a VEX alváz átdolgozásával, hogy a lehető legkönnyebb legyen és még mindig minden alkatrésze megfelelő legyen. Különösen nagy kihívást jelentett a monitor megválasztása. Eredetileg könnyű 7 -es LCD -képernyőt használtam, de olyan alacsony felbontású volt, hogy lehetetlen volt jól látni. Végső soron egy régi 17 -es LCD tette a trükköt, bár jelentős többlettömeggel. Egy másik építési probléma a súlyeloszlás. Az akkumulátort, az invertert és a tápegységeket úgy kell elhelyezni, hogy súlyuk a kerekek középpontjába kerüljön, és ne terheljék túlságosan egyiket sem. Mindezek a problémák együttesen kihívást jelentő feladatot alkotnak a szorosan csomagolt alkatrészekből és a cipzáras kábelekből.

12. lépés: Számítógép és perifériák

A jelenlegi Sparky ilyen kicsi oka a Mac Mini inspiráló mérete. Figyelemre méltó felismerés volt, hogy a projekt megvalósításához szükséges számítási teljesítmény egyre kicsi. A korábbi törekvések közé tartozott egy teljes méretű G4 asztali számítógép, egy Luxo Lamp iMac és még a ritkán látó Mac Cube is. Már kezdtem is piszkálni az iPhone Sparky ötletét, de ennek saját problémái vannak, és a számítógép hardverének csatlakoztatása egyszerű. A Mac hátulját L -ről R -re nézve van egy tápkábel, Ethernet (a MAKE vezérlőhöz), Firewire (iSight), monitor kábel, USB (MAKE vezérlő), egy másik USB (billentyűzet és egér). Az összes felesleges kábelezés, elektromos tégla, stb. És cipzárral van kötve, és be van ékelve a házba. Három váltóáramú tápkábel van a Mac-ben, az LCD-monitor és a MAKE-kártya, amelyek mindegyike a DC-AC-inverterhez csatlakoztatott háromutas elosztóba kerül, és szorosan a 12 V-os akkumulátor mellé van csomagolva. Az Ethernet- és USB-kábel csatlakozója a MAKE vezérlőhöz, az egyik az adatokhoz, a másik az áramellátáshoz. Ezen a ponton működik a WiFi-kompatibilis számítógép, amely akkumulátorról működik, csatlakozik a MAKE kártyához és kerekeken ül (de még nem vezethető)). Most jó alkalom van a dolgok tesztelésére. Kapcsolja be, és hárítsa el az audio, video, WiFi stb. Problémáit, és töltse le és használja a Skype -ot videohívások kezdeményezéséhez. Mielőtt továbblépne a következő fázisba, feltétlenül törölje ezeket a lehetséges kellemetlenségeket.

13. lépés: ELLENŐRIZZE A VEZÉRLŐT

Vezérlőpult szükséges a Mac és a szervomotorok közötti fizikai kapcsolathoz. A tábla parancsokat kap a számítógéptől, és elektromos impulzusokká alakítja azokat, amelyek forgatják a motorokat. Ezenkívül képes érzékelők jeleit (infravörös, érintéses, fény) fogadni, és ezeket az adatokat visszajuttatni a számítógéphez. Sokféle vezérlő áll rendelkezésre. Az egyik legnépszerűbb valószínűleg az Arduino, egy olcsó, nyílt forráskódú vezérlőkártya, amelyet sokan kedvelnek. Néhány évvel ezelőtt kaptam egy MAKE táblát, amikor még alig került ki a prototípusból. A tábla újabb verziói hasonlóak, de valószínűleg egy kicsit egyszerűbb a beállításuk. Erősen ajánlom, hogy látogassa meg a MakingThings webhelyet, ahol a legfrissebb firmware és egyéb frissítések érhetők el. A MAKE vezérlőben egy szép dolog az összes beépített kényelem, például hatalmas számú analóg és digitális port bemenetre és kimenetre. A Sparky számára a legjobb a 4 plug-and-play szervónyílás. A VEX szervók közvetlenül a 0 -as és 1 -es csatlakozóba csatlakoznak, így sok időt és energiát takarítanak meg a kapcsolatok nulláról történő létrehozásakor. A MAKE tábla egy kényelmes kapcsolóval is rendelkezik a szervo tápellátásához, amely közvetlenül a MAKE tábláról is lekapcsolható 5 voltnál, vagy külső tápegység csatlakoztatható a lé 9 V -ig történő növeléséhez. A Sparky s VEX motorokra nagyobb súly nehezedik, mint amire előírták őket, így a hozzáadott teljesítmény elősegíti a kerekek pörgetését (Úgy tűnik, hogy a motoroknak van egy belső lekapcsolási áramköre, amely megakadályozza, hogy túl sok energiát használva kiégjenek). Ha Arduino -t vagy más vezérlőtáblát használ, keresse meg az interneten a szervók meghajtásához szükséges információkat. Meglehetősen könnyű megtalálni.

14. lépés: SZOFTVER

A Sparky tényleges használatához két számítógépre van szükség-a fedélzeti Mac Mini-re és egy másik számítógépre, amely webes és videocsevegésre alkalmas. Gondoljon erre a második számítógépre, mint a Sparky vezérlőfülkéjére. Régi powerbookot és iSight kamerát használok. Mindkét számítógép Skype -ot igényel. A Sparky projekt videocsevegésre használja, de kihasználja szöveges csevegési funkcióját is a cipőkanál motorvezérlő parancsaihoz a Skype-kapcsolaton keresztül- tehát ha a Skype csatlakozik, a robot vezethető, és nincs szükség további kapcsolatra. Hogyan működik: Ezen kívül a Skype-hoz a Sparky egyedi plug-in szoftvert igényel. A vezérlőfülke beépülő modulja videojáték-stílusú, a billentyűzethez hozzárendelt WASD vezérlőkkel rendelkezik. A fülkéből érkező billentyűleütéseket szöveges üzenetként küldik a Skype-on a Sparky fedélzeti Mac Mini-jére, ahol a beépülő modul egy másik példánya fogadja a szöveges üzeneteket, és mozgásparancsokká alakítja át azokat a MAKE vezérlőnek, amely áramot küld a szervóknak. Itt található az egyedi szoftver. Íme a szoftverre vonatkozó utasítások

15. lépés: SPARKY LEGYEN

A Sparky vezetése egyedülálló élmény, a marsi rover sim és az élő közösségi hálózatok keveréke, gyakori műszaki tűzgyakorlatokkal. Elgondolkodtatja az embereket a félelmeiken és az ember-gép hibrid ötlete iránti vonzalmukon. De elképesztő, hogy az emberek milyen gyorsan elfelejtik, hogy félgépes kiborggal beszélnek, és néhány cserén belül a Sparky képes valódi, emberi kapcsolatot teremteni a résztvevők között. Az évek során a Sparky verziói galéria idegenvezető, jazz énekes és zenekarvezető, buli házigazda és virtuális Burning Man résztvevő. De a Sparky potenciálja sokkal nagyobb, mint ezek a példák. Mire tudod rávenni Sparkyt? Hova vinnéd? Hogyan látja, hogy a telepresence robotok befolyásolják a világgal való interakcióját?